Otomobil kürek tarihçisi: Yüzyıllık termal verimlilik tarihçesini keşfedin, Toyota 4 kez birincilik ödülünü kazandı, dünyada bir ilk
Herkese merhaba, ben bir araba teknolojisi eviyim. Çeşitli araba teknolojilerinin iç hikayesini araştırmaya hevesliyim. En sevdiğim bok kürek çekmek ... Oh hayır, tarih kürekle! Bu doğru, otomobil tarihinin yüzyılında, çeşitli teknolojilerin evrimsel süreci kazıldı, dünyaya işaretler veriyor ve sözler cesaretlendiriyor ~
Bugün bu memur sizi keşfetmeye götürecek "Motor termal verimliliğinin evrimsel geçmişi" , Kuru mallarla dolu ve ara reklamlar yok, aracınızın yakıt tüketiminin yüz yıl önce 100 kilometrede onlarca litreden 100 kilometrede şu anki 5 veya 6 litreye nasıl düştüğünü net bir şekilde bilmenizi sağlar, daha net bir şekilde bilmenizi sağlar, Gelecekteki otomobillerin yakıt tüketim limiti nedir?
1776'da, termal verimlilik% 2 buhar motorundan başladı
Kürekle geçmeden önce insanlara motorun ısıl verimini tattırmak istiyorum Basitçe söylemek gerekirse, motor çalışırken yakıt ısısının sadece bir kısmı etkin sürüş enerjisine dönüştürülür.Bu etkili sürüş enerjisinin toplam yakıt enerjisine oranı ısıl verimdir. .
Genellikle dediğimiz termal verimlilik değeri aslında maksimum termal verimliliktir.Maksimum termal verimlilik ne kadar yüksekse, motorun verimli çalışma alanı o kadar geniş ve motorun enerji tüketimi o kadar düşük olur.
Peki ilk motorun ısıl verimi nedir? % 2-% 4!
1776'da İngiliz Watt, çok düşük bir değer olan% 2 -% 4'lük bir termal verimlilik elde etmek için buhar motorunu değiştirdi, ancak o zamanki teknik koşullar altında, buhar motoru zaten araçlar tarafından çalıştırılıyordu. En iyi taşıyıcı, böylece insanoğlunun veda yolculuğuna veda etmeye başladı.
1860'da ilk içten yanmalı motor doğdu
Buhar motoru, insan taşımacılığına ve at arabası çağından mekanik çağa doğru seyahat etmesine rağmen, buhar makinesinin eksiklikleri hala çok açıktır: ağır ve devasa kazandan ayrılamaz, ısıl verimi artırmak zordur, hız (hız) sınırlıdır, güç çıkışı sürekli değildir, vb. .
Bu nedenle, buhar motoru kaderinde ve araba Güle güle de, yeni sahibinin çıkış sırası, bu bir asırdan fazla bir süredir otomobillerin gücüne hakim olan içten yanmalı motor!
1860'da Fransız Lenoir (Lenoir, evet, yine Fransız), gazın yanmasıyla ısı ve güç üreten ilk içten yanmalı motoru icat etti.
Bu içten yanmalı motorun performans parametreleri şu anda basitçe kullanılamaz: sıkıştırma oranı 1, maksimum güç 4.5kW ve termal verimlilik% 4.5.
Nani? Jüri, bunun buhar makinesinden çok daha yüksek olmadığını söyleyebilir mi? Nitekim, o zaman buhar makinesinin ısıl verimi% 10'a çıkarılmıştı, sadece biraz daha yüksek değil, içten yanmalı motor da çok daha düşüktü!
Otto, 1876: Ben gerçek babayım
Lenoir'in gazlı içten yanmalı motorunun ısıl verimliliği çok düşük olmasına rağmen, insanların iyileşmenin şafağını görmesini sağlıyor. Böylece 1876'da Alman mühendis Otto, aynı dönemde bir buhar motorunun seviyesini aşan, 2.5 sıkıştırma oranı ve% 14 ısıl verime sahip ilk dört zamanlı içten yanmalı gaz motorunu geliştirdi!
Ottonun dört zamanlı gaz motorunun, makinesi kullanılmamış olmasına rağmen (sadece fabrikaları, madenleri vb. Kullanmak istiyor) uzun mesafeli seyahatleri mümkün kılarak gerçekten yeni bir araba motoru dünyası açtığı söylenebilir. ), ancak "öğrencileri" küresel ulaşım devriminin başlıca fırsatlarını büyük bir hevesle yakaladılar.
1883 Daimler: Lütfen bana benzinli motorların babası deyin
Her halükarda, gaz jeneratörü aynı zamanda bir içten yanmalı motor olmasına rağmen, düşük gaz enerjisi, sürekli depolama ve dengesiz üretimin eksiklikleri, yaşlı Daimler adamı tarafından hala görülüyordu, bu yüzden yaşlı adamı dikkatini daha yüksek bir enerji taşıyıcısına çevirdi Benzinde.
1883'te Daimler, Deutz Gas Company'den (Otto'nun açtığı bir şirket) istifa etti: Öğretmen Otto, yavaş yavaş kendi başına mühendislik motorları çalıyorsun, seninle oynamayacağım. Arkasını dönerken, Daimler ve onu takip eden Maybach (ikisi de acımasız insanlar) dünyanın ilk dikey dört zamanlı benzinli motorunu yaratmak için bir araya geldi!
Sonuç olarak, içten yanmalı motorun termal verimliliği 1883'te tarihsel olarak% 15'e yükseltildi ve yaşlı adam Daimler tatmin olmadı ve ısrarlı çabaların ardından nihayet 1894'te% 20 arttı!
Şu anda, benzinli motorlar nihayet daha hızlı ve daha yüksek dayanıklılığa sahip sürüşü destekleyebilir ve arabalar zenginlerin ailelerine girmeye başladı. Nedeni basit: Pahalı araba bir yana, Nima benzin maliyeti daha pahalı!
90 yıllık yavaş ilerleme
O zamandan beri, benzinli motorların ısıl verimi yavaş yavaş artmaya başladı.İsviçreli Bush 1926'da egzoz gazı turboşarj teorisini tanıtmış ve 1950'de direkt enjeksiyon teknolojisi prototipi ortaya çıkmaya başlamış olsa da, benzinli motorların ısıl verimliliği çok yavaş bir şekilde% 0,5 ve% 1 oranında artmıştır. geliştirmek.
Bilgisayar teknolojisinin hızla ilerlediği 1990 yılına kadar, EFI sistemi benzinli motorların termal verimliliğinin önemli ölçüde artmasına yardımcı oldu.2000 yılında, hassas yakıt enjeksiyonu altındaki motorun termal verimliliği nihayet% 30 işaretine ulaştı.
Yavaş ilerlemenin birçok nedeni var, sadece teknolojik ortamla ilgili değil, aynı zamanda hükümetlerin bu aşamada otomobil yakıt tüketimi yönetimine fazla önem vermemesi gerçeğiyle de yakından ilgili. Bu nedenle, 2000'den sonra, otomobil sahipliğinin önemli ölçüde artmasıyla birlikte, büyük ülkeler nihayet yakıt tüketimi düzenlemelerini sıkılaştırmaya başladı ve otomobil şirketlerini beyinlerini motorlarda kullanmaya zorladı.
Benzinli motor yeni bir geliştirme aşamasına girdi!
2003: Toyota'nın% 36,8'i 1 numarayı kazandı
Dürüst olmak gerekirse, dünyanın 50'li ve 60'lı yıllarında, Toyotanın motorları hala bir pislikti. 1970'deki petrol krizi enerji tasarruflu araçlar geliştirene ve Amerikan pazarına başarıyla girene kadar Toyota, motor yakıt tasarrufu teknolojisinin tatlılığını gerçekten tattı, bu yüzden piyasaya sürüldü. derhal.
2003 yılında uzun yıllardır yoğun bir şekilde çalışan Toyota, nihayet dünyayı şok eden bir motor (kod adı 1NZ-FXE) üretti.Bu motorun ısıl verimi% 36,8'e kadar çıkarak aynı dönemdeki diğer otomobil şirketlerinden çok daha yüksekti.
Bu% 36,8 çok mu yüksek? Şöyle söyleyelim, birçok ana motorun termal verimliliği% 36'ya ulaşmadı, genellikle% 30-% 34 arasında, 16 yıl önce bu 1NZ-FXE'nin ne kadar güçlü olduğunu biliyorsunuz!
Toyota, bu 1NZ-FXE'yi ikinci nesil Prius'un üstüne koydu.Şehir koşullarında, 1.5L'lik bir deplasmana sahip Prius, 2.0L geleneksel modele eşdeğer güç performansına ulaşırken, yakıt tüketimi yalnızca 1.0L geleneksel modele eşdeğerdir. (4,7 L / 100 km).
2008: Toyota kendini% 37 aştı
İkinci nesil Prius'un neden olduğu ısı, Toyota'ya eşsiz bir tatmin duygusu verdi, bu yüzden Toyota insanları termal verimlilik yolunda gittikçe daha ileri gitti ve kontrolden çıktı.
2008 yılında Toyota Siege Lion, 1KR-FE modelini% 37'lik yüksek ısıl verimle üretti.Üç silindirli bir motor olmasına rağmen Toyota'nın bir kez daha listeye hakim olduğu yadsınamaz.
Bu motor piyasaya sürüldükten sonra nihayet diğer rakiplerin uyanmasına neden olduğu söyleniyor: çok fazla, sizi her zaman yalnız bırakamazsınız, böyle devam ederseniz, Toyota'nız tarafından şeytanın hızı gibi yere sürülmez mi? ?
2009: Toyota% 38,5 ile başka bir rekor kırdı
Uyanış, uyanışa geri dönüyor, ancak Toyota'nın ilerlemesini durdurmak hala zor.
2009'da, Toyota veya Toyota, bu adam başka bir% 38.5 adamla geldi: 2ZR-FXE! 220g / kwh aralığında ise termal verim% 38,5'e ulaştı.
İsmi biliyor musun? İkinci nesil Prius'un 1ZR-FXE'sine benzer mi? Doğru, bu üçüncü nesil Prius tarafından kullanılan motor!
Biliyorsunuz, GM'nin 1.8 litrelik doğal emişli motorunun maksimum termal verimliliği 2016'da yalnızca% 37.43 idi ve Volkswagen'in 2.0T düşük güçlü motorunun (EA8883B) 2017'deki maksimum termal verimliliği% 37'ye ulaştı. 2017'de, bağımsız Chery yalnızca% 37,1'e ulaştı. Emekli oyuncuların ana kozu atmasının ritmi.
Bu ruh hali ancak resimlere bakarak ifade edilebilir:
2013: Honda% 38.9'u hafifçe geçti
Bu araba şirketlerinin iyi gitmediği için değil, bu araba şirketleri turboşarjlı yolda çok ileri gittikleri ve uzun zamandan beri doğal teneffüsle soğuğa yakalandıkları için.
Kilit nokta, eski Bay Otto'nun 100 yıl önce bize söylediği: Sadece sıkıştırma oranını artırarak ısıl verim artırılabilir.Ancak üzücü olan, turboşarjın, silindirdeki basınç nedeniyle sıkıştırma oranını dengelemesinin doğal olarak zor olmasıdır. Kendinden emişli makine daha yüksek ve daha alçaktır.
Bu nedenle, Toyota'yı ovalama görevi yalnızca Japon otomobil şirketleri tarafından yapılabilir.
Örneğin, Honda Dafa.
3013 yılında, Toyota'ya arka arkaya birkaç milimetre kaybeden Honda Dafa, LFA kod adlı 2.0 litrelik sıralı dört silindirli benzinli motorda% 38.9'luk yüksek ısıl verim elde ederek Toyota'nın tekelini başarıyla kırdı!
Bu motor, elektrikli değişken zamanlama valfi teknolojisini kullanır, böylece Atkinson döngüsü ile Otto çevrimi arasında geçiş yapabilir.Motorun kuplajıyla, en yüksek termal verimlilik üçüncü nesil Prius 2ZR-FXE'yi başarılı bir şekilde bastırdı, ancak Isıl verimlilik arayışının çok fazla olması üzücü, bu da Honda'nın yalnızca 143ps / 6200rpm maksimum güce ve 165Nm / 4500rpm maksimum torka sahip LFA modeliyle sonuçlanıyor.
İki kelime: broiler.
2016: Toyota kendinden emişli makine% 40 kilometre taşı bastırma
Kanepenin yan tarafında, başkalarının horlamasına yer yok Toyota, Honda'nın 1 numaralı pozisyonda çok uzun süre kalmasına izin vermedi, Toyota üç yıl içinde büyük bir hamle yaptı.
Toyota, 2016 yılında dünyanın ilk% 40 termal verimli motorunu piyasaya sürdü.Bu motorun farkını göstermek için Toyota kasıtlı olarak yankılanan bir isim aldı: Dinamik Kuvvet Motoru.
Bu 2.5L sıralı doğal emişli benzinli motora dayanarak, Toyota ayrıca maksimum% 41'lik ısıl verime sahip bir hibrit versiyon da geliştirdi! Ancak ikisi temelde aynıdır, ancak hibritin eklenmesi yüksek verimlilik aralığını "güçlendirir".
Japon otomobil endüstrisinin çılgın termal verimlilik sıralamalarının tarihine bakıldığında, kürek tarihçisi, bunun Japonya ve dünyadaki otomobil endüstrisi üzerinde son derece açık bir etkisi olduğunu söylemek zorunda. Diğer şeylerin yanı sıra, Japon otomobil yakıt ekonomisi, özellikle 2009'dan sonra sezgisel olarak iyileştirildi.
2019 Blue Whale'e ait: turboşarjların ısıl verimi dünyada ilk kez% 40 düşüyor
Keskin gözlü arkadaşlar, benzinli motorun termal verimliliğinin en yüksek rekorunun genellikle doğal olarak aspire edilen modeller tarafından kırıldığını ve süper şarj cihazlarının nadiren yüzlerini gösterdiğini fark etmiş olabilirler.
Bir süper şarj cihazı gerçekten yüksek termal verime ulaşamaz mı?
Tabii ki değil!
4 Haziran 2019'da Changan Automobile, yeni hizmete giren küresel Ar-Ge merkezinde "Mavi Balina Gücü" gizemini ortaya çıkardı ve sessizce dünyaya duyurdu: Dünyanın ilk% 40 termal verimli süperşarjlı benzinli motoru hazır!
Bu motor, 350 bar ultra yüksek basınçlı doğrudan enjeksiyon, harici su soğutmalı ara soğutma, değişken alanlı turboşarj (VGT), tam değişken deplasmanlı yağ pompası, TMM termal yönetim sistemi aracılığıyla son derece gelişmiş bir yapısal tasarım ve AGILE yanma sistemi kullanır. 0W-20 düşük viskoziteli motor yağı gibi önde gelen teknolojilerin uygulanması, turboşarjların ısıl verimlilik tavanını kırdı!
Açıktır ki, böylesine yüksek bir ısıl verimle, sıkıştırma oranı da şu anda Mazda tarafından kullanılan SkyActive doğal emişli benzinli motorun sıkıştırma oranıyla karşılaştırılabilir olan 13: 1'lik bir atılım elde etti ve bu, şu anda küresel turboşarjın ulaştığı en yüksek seviye.
Changan Automobile'in bu Blue Whale turboşarjı için böylesine yüksek bir sıkıştırma oranına ulaşmanın anahtarı, Miller döngüsünün (ki bu basitçe Atkinson döngüsünün bir çeşidi olarak anlaşılabilir) kullanımında yatıyor: ek elde etmek için sofistike giriş ve egzoz kontrol stratejileri aracılığıyla Piston sıkıştırma stroku, daha yüksek bir sıkıştırma oranı üretir ve daha fazla enerji kullanır.
Emisyonlar açısından, Changan Automobilein 1.5T Blue Whale gücü, Ulusal VI B emisyon standartlarını da önceden karşıladı (Euro 7 yükseltme yolunu önceden ayarladı) ve egzoz gazı GPF eklemedi, bu da daha sonraki kullanım maliyetlerinden etkili bir şekilde tasarruf etti.
Şaşırtıcı olan şey, Changan Automobile'in bu 1.5T ultra yüksek termal verimli benzinli motorun platformunda süper güçlü bir versiyon geliştirmiş olmasıdır. Tork 200 Nm'ye ulaşabilir ve en yüksek tork 1250rpm'de 300 Nm'ye ulaşabilir (dünyanın önde gelen ), maksimum güç 130kW. NVH açısından, bu 1.5T Blue Whale gücü, inanılmaz derecede sessiz olan 60.8dB'lik bir rölanti hızına ulaştı!
Yani Japonya'da dört kez ilk sırada yer alan Toyota'nın süperşarj termik verimliliğinin% 40'ı geçemediği ve Honda'nın yüksek ısıl veriminin güç etiyle takas edildiği öncülüğünde, Changan Automobile Blue Whale gücünde termal verimlilik elde etti. (Yakıt tüketimi), güç, emisyonlar, NVH kapsamlı değerlendirme.
Dürüst olmak gerekirse, motorun 100 yıllık geçmişi açısından, Changan Automobile Blue Whale güç motoru dünyanın bir ilki olmayı hak ediyor ve on yıl boyunca güncelliğini yitirmeyecek.
Basınç vermek daha zor olsa da iki ayak üzerinde yürümek daha stabildir
Dünya çapında benzinli motorların ısıl verimliliğini artırmanın 100 yıllık geçmişine baktığımızda, Avrupa ve Amerika otomotiv endüstrilerinin süperşarj teknolojisine yaptıkları vurgu nedeniyle tavanı her zaman aşamadıklarını açıkça görebiliyoruz.Volkswagen EA888 Gen3B durdu ve% 38 termal verimlilik işareti ertelendi. Öte yandan Japonya, doğal aspirasyon teknolojisi rotasına odaklanıyor, bu nedenle termal verimlilik% 40 sınırını aşmasına rağmen, güç zayıf ve tüketiciler tarafından uzun süredir eleştiriliyor.
Bu nedenle, turboşarjın ısıl verimini iyileştirmek daha önemlidir. Bu açıdan Changan Blue Whale güç motoru, süper şarj temelinde% 40'lık en yüksek termal verimi elde eder ve hem yakıt tasarrufunu hem de takdir edilmeye değer olan gücü hesaba katar.
Ancak dürüst olmak gerekirse, bir turboşarjın ısıl verimini iyileştirmek hala çok zordur, çünkü teknik açıdan, turboşarjın ünite hava girişi kendinden emişli olandan daha büyüktür, bu nedenle silindir basıncı ve silindirdeki sıcaklık, kendinden emişliyi kolayca aşabilir. Makine, vurma olasılığı daha fazladır.
Vuruntuyu önlemek için, turboşarjın aynı termal verimi elde etmek için kendinden emişli makineden daha zor olan silindirin sıkıştırma oranını "kasıtlı olarak" azaltması gerekir: basit bir benzetme yapmak, aynı termal verimi elde etmek için kendinden emişli makine 150 kg kadar zordur Adam 150 kilogram ağırlık kaldırıyor ve süper şarj cihazı 100 kilogram ağırlığa ulaşmalı, erkek 150 kilo kaldırıyor.
Bununla birlikte, turboşarjlar ve kendinden emişli motorlar, motorlar için iki önemli teknik yoldur ve piyasada her zaman sağlam bir "kendinden emişli taraf" vardır, bu nedenle, her iki teknik rotayı geliştirmek ve birlikte ısıl verimliliği artırmak daha güvenlidir. Yöntem.
Neyse ki Changan Automobile,% 43-% 45 termal verimliliğe sahip modeller geliştiriyor ve iki kategoride süper şarj ve kendinden emişli makineleri kapsıyor.Yüksek zorluklara doğru ilerlerken, Çin otomobil endüstrisinin Avrupa ve Amerika'daki büyümeden farklı olduğunu da gösteriyor. Partiyi ve Japonya'yı bastırmanın kendi kendini absorbe etme akışı, daha istikrarlı ve dengeli bir hızda otomobil endüstrisinin zirvesine doğru sürekli ilerleme kaydediyor.
Kürek tarihçisinin sonucu: gelecek sonsuzdur
Aslında, dizel motorun ısıl verimi doğuştan nedenlerle zaten% 40'ı aşmış olsa da, benzinli motorun ısıl verimi, ısıl verim% 40'ı aştıktan sonra bir süre daha darboğaza düşecektir. Geleceğe bakıldığında, benzinli motorlar uzun süre aile arabalarının ana modelleri olmaya devam edecek ve ısıl verimliliklerinin sürekli iyileştirilmesi, otomobil şirketlerinin yapması gereken şeydir.
Nissan'ın gelecekte% 43 termal verimli doğal emişli motoru piyasaya sürmeyi planladığı ve Mazda'nın da kendinden emişli makinelerde daha yüksek termal verimlilik elde etmek için sıkıştırmalı ateşleme teknolojisini uygulamayı planladığı bildirildi. Bununla birlikte, süperşarjlar açısından, Changanın 1,5 T Mavi Balina gücünün uzun bir süre boyunca dünyanın en üst konumunda olması bekleniyor. Kırılabilecek tek şey, Changan'ın geliştirmekte olduğu% 43 termal verimli süperşarjlı modeldir.
Teknolojik ilerleme sonsuzdur. Kürek tarihçisi ayrıca daha fazla otomobil şirketinin ısıl verimliliği artırma ordusuna katılmasını ve kendinden emişli ve süperşarjörlerin 1 numaralı sıralamasını sürekli güncellemeyi umuyor. Sıradan insanlar gaza daha az harcıyor ya da daha fazlasını söylüyor. Sonuçta dünya bizim evimiz değil mi?
